纺粘送风管道气体流场研究

摘要

纺粘非织造加工过程中，熔体细流从喷丝板喷出后，立即受到冷却气流的冷却，冷却效果对纺粘非织造布的外观质量、纤维细度和产品均匀度有重要影响。纺粘送风管道是冷却气流与聚合物熔体接触前必须要经过的通道，管道中的气体流场决定了冷却气流以怎样的方式和状态与聚合物熔体进行能量交换，从而直接影响到冷却效果。通过调整送风管道相关结构来改变其中的气体流场从而改善冷却效果，是提高纺粘非织造布质量的重要途径。在送风管道中加装气流挡板是改变气体流场的有益尝试。
　　本论文对纺粘送风管道气体流场进行了数学建模和数值模拟，并对所加装气流挡板的相关参数进行了优化设计。
　　本文的研究工作包括以下三个部分：
　　第一部分建立了纺粘送风管道气体流场的数学模型。根据纺粘送风管道气体流场的特点，该模型包括连续方程、动量方程、湍流模型、边界条件等。湍流模型选择RNG k-ε方程模型。采用有限体积法对纺粘送风管道气体流场数学模型相关方程进行了离散化。
　　第二部分对纺粘送风管道气体流场进行了数值模拟，得到了气体流场的速度分布情况，并对其进行了分析。利用毕托管对纺粘送风管道气体流场速度分布进行了实验测量，将模拟结果与实测结果进行了比较。结果表明，模拟结果与实测结果吻合较好，从而证明了所建纺粘送风管道气体流场数学模型的有效性。
　　第三部分利用所建纺粘送风管道气体流场模型，采用三元二次正交旋转组合设计方法对纺粘送风管道挡板参数（挡板长度、倾斜角度、弧形挡板半径）进行了优化设计，得到了最优参数。
　　综上所述，本文建立了纺粘送风管道气体流场的数学模型，对其进行了数值模拟和实验验证，并应用该模型对纺粘送风管道挡板参数进行了优化设计，为深入研究纺粘送风管道气体流场及改进送风管道奠定了理论基础。

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第一章 绪论

1.1 纺粘非织造工艺及设备的新发展

1.2 纺粘气流拉伸机理及气体流场研究的国内外现状

1.3 本文的研究意义与研究内容

第二章 送风管道气体流场数学模型

2.1 控制方程的建立

2.2 控制方程的离散

2.3 湍流模型的选择

2.4 气体流场几何模型

2.5 模拟区域的网格划分

2.6 边界条件类型的设定

2.7 本章小结

第三章 送风管道气体流场数值模拟和实验测量

3.1 模拟过程

3.2 模拟结果与分析

3.3 气体流场的实验测量

3.4 本章小结

第四章 挡板参数优化设计

4.1 三元二次正交旋转组合设计

4.2 回归分析及结果

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢